Muitos dos esforços estão sendo destinados para a compreensão de processos e funções ecológicas em ambientes de baixa umidade e, isto permite avançar significativamente em diversos focos, como por exemplo: isolamento e caracterização de micro-organismos, principalmente, bactérias associadas ao ciclo do N, com intuito de identificar potenciais inoculantes (NUNES et al., 2018); mecanismos de resistência ao déficit hídrico e funções de promoção de crescimento de plantas (GALAVIZ et al., 2018) e, alguns mais recentes envolvendo a aplicação de técnicas moleculares para acessar dados mais fidedignos em termos de diversidade (LI et al., 2018), uma vez que métodos clássicos, dependentes de cultivo, são demorados e exibem um pequeno percentual da real diversidade microbiana (ZINGER et al., 2007).
A diversidade e a dinâmica de populações microbianas têm sido estudadas em vários tipos de solo sob diferentes condições ambientais (HU et al., 2019). No entanto, a diversidade e a estrutura das comunidades microbianas no bioma Caatinga, bem como os principais fatores que afetam a estruturação dessas comunidades são pouco conhecidas. A avaliação de mecanismos de tolerância, quantificação e qualificação da atividade microbiana e enzimática, e a predição de possíveis sucessões ecológicas (mediadas pelo bioclima) continuam sendo grandes desafios para a ciência. Isso ocorre porque no próprio ambiente existem limitações. Logo, as comunidades microbianas presentes no solo já estão expostas à seca, levando a ideia que alguns táxons evolutivamente adaptaram-se morfofisologicamente para assegurar sua perpetuidade, além da sazonalidade climática que também promove seleção (favorecimento) temporal.
Quando ocorre alteração das condições ambientais, imediatamente ocorre uma reestruturação na diversidade e abundância de populações microbianas no solo (SANTANA et al., 2017), o que permite acreditar que a sazonalidade climática promove seleção temporal de
populações microbianas específicas no solo. Contudo, Preece et al. (2019) avaliaram o efeito do estresse hídrico na composição e diversidade de comunidades bacterianas e fúngicas do solo, além de investigar o efeito de uma seca de longo prazo. Foi observado que a seca experimental alterou a abundância relativa de táxons específicos de bactérias e fungos, afetando muito mais a comunidade bacteriana que a fúngica, diminuindo a diversidade alfa, enquanto para fungos tendeu a aumentar. Os autores constataram que grandes variações nos táxons só ocorriam por meio de eventos extremos (PREECE et al., 2019).
Avanços tecnológicos viabilizaram o sequenciamento de alto rendimento do DNA e do RNA nas mais diversas amostras ambientais, como o solo, com custos decrescentes ao longo do tempo e permitindo a reconstrução dos 'genomas da população microbiana' a partir do DNA do solo (PROSSER, 2015). De fato, a adoção de técnicas moleculares favoreceu a caracterização e quantificação da diversidade microbiana em solos, contudo, algumas lacunas ainda permeiam na Microbiologia. Por exemplo, a dinâmica microbiana, suas relações ambientais, e principalmente, os serviços ecossistêmicos em função do necessário reducionismo cientifico (NESME et al., 2016). Uma compreensão que se faz necessária para assegurar a dinâmica ecossistêmica e o manejo sustentável do solo (PYRLO et al., 2014).
Por possuir regiões hipervariáveis entre regiões altamente conservadas, possibilitando discriminar até mesmo espécies, o gene do 16S rRNA tem sido usado em muitos estudos para caracterizar as comunidades de bactérias do solo. Por conter nove “regiões hipervariáveis” (V1 a V9), incluem considerável diversidade de sequências entre diferentes bactérias. Contudo, nenhuma região isolada pode acessar todas as bactérias; portanto, para obtenção de diagnósticos mais amplos como estudos ecossistêmicos, deve-se utilizar mais de um conjunto de primers, ou seja, mais de uma região variável (PATWARDHAN; RAY; ROY, 2014). A maioria dos estudos moleculares de bactérias utilizam a região V1-V3. Avaliando comparativamente a estrutura de comunidades bacterianas como indicadores da qualidade do solo entre plantios florestais de pinus e araucária, Canei et al. (2018) perceberam que o reflorestamento com a araucária representa uma melhor alternativa para a manutenção dos atributos microbiológicos do solo, sendo observadas pequenas diferenças na estrutura entre os locais.
Barros et al. (2018) buscaram compreender como um sistema silvipastoril poderia influenciar a comunidade de bactérias totais (gene do 16S rRNA), fixadoras de N (nifH) e amônio oxidantes (amoB) do solo. A avaliação das comunidades microbianas por eletroforese em gel com gradiente desnaturante (DGGE) de fragmentos dos genes 16S rRNA amplificados por reação em cadeia da polimerase (PCR) a partir de DNA total do solo, mais a reação em cadeia da polimerase em tempo real (qPCR) possibilitou inferir que, a introdução de
leguminosas arbóreas ao sistema de pastagens promoveu melhoria na qualidade biológica do solo, favorecendo as comunidades bacterianas ligadas ao ciclo do N.
Para avaliar a comunidade de fungos totais, destaca-se a utilização da região ITS (Internal Transcribed Spacer), a qual distingue os genes 18S rRNA e rRNA 28S, sendo o 18S rRNA bastante utilizado como marcador molecular. Essa região, altamente conservada, pode ser acessada (amplificada) por conjunto de primers específicos, possibilitando a distinção ao nível específico (FUNGARO, 2000). A capacidade de avaliar a diversidade fúngica em DNA metagenômico do solo foi testada quanto à sua especificidade em relação ao DNA fúngico por meio de quatro pares de iniciadores. Ao agrupar as sequências em unidades taxonômicas operacionais (OTU) com 99% de similaridade, foi alcançada boa cobertura de diversidade (ANDERSON; CAMPBELL; PROSSER, 2003). Em adição, Borneman e Hartin (2000) revelaram que a identificação de micro-organismos baseada no DNA do solo fornece descrição diferente da comunidade fúngica daquela gerada por uma análise baseada em cultivo.
Cregger et al. (2012) buscando compreender como a sazonalidade climática e a composição de plantas moldavam as comunidades microbianas do solo sob ecossistema semiárido no Refúgio Nacional de Vida Silvestre de Sevilleta, no Novo México, perceberam que a variabilidade sazonal na precipitação tinha papel determinante na composição das comunidades microbianas do solo, distinguindo-as composicionalmente entre o período seco e chuvoso. A abundância de fungos durante a estação seca era menor, sugerindo que os fungos do solo eram limitados principalmente pela água e, que isso resultaria em uma diminuição na atividade fúngica durante o período. Além disso, descobriram que a previsão de resposta das comunidades microbianas às mudanças climáticas era altamente dependente da dinâmica sazonal e da composição vegetal acima do solo.
Micro-organismos associados ao ciclo do solo N estão sendo extensivamente investigados utilizando métodos de marcadores moleculares nos mais diversos ambientes e manejos (ALTSHULER et al., 2019; PÉREZ-BRANDAN et al., 2019; HUANG et al., 2019; MENG et al., 2019). Para a fixação biológica de nitrogênio (FBN), o gene funcional nifH tem sido escolhido para estudar micro-organismos diazotróficos com sequenciamento de alto rendimento nas mais diversas condições ambientais. Assim como, o gene funcional amoA (AOB) para determinação da comunidade de bactérias amônio oxidantes.
Áreas nas quais foram proibidas o pastejo, destinadas à recuperação, na região semiárida do Platô de Loess na China, foram investigadas quanto ao impacto dessa medida na ciclagem de nitrogênio no solo, detalhando até 60 cm de profundidade do solo visando assegurar a acumulação de nutrientes em subsuperfície. Observou-se que a abundância dos genes nifH e
amoA (AOB) foi maior após 25 anos de proibição e que esta diminuía em função da
profundidade do solo, não apresentando diferença com a área de 35 anos de proibição (SONG et al., 2019).
Keshri et al. (2015) identificaram maior abundância do gene amoA em relação ao nifH em solos salinos, alcalinos e sódicos na zona semiárida da costa oeste da Índia, sugerindo que as bactérias atuavam mais na oxidação da amônia do que a fixação de N para aquelas condições. Grande destaque foi dado ao elevado número de novas unidades taxonômicas operacionais que foram observadas, constituindo um reservatório único de bactérias ainda não identificadas.
É reconhecido que o pH do solo exerce forte influência nas variações espaço-temporais de comunidades microbianas do solo (DELGADO-BAQUERIZO et al., 2018) e devido à sua capacidade de moldar diversas reações químicas, incluindo disponibilidade de nutrientes (PEN; CAMBERATO, 2019), o gene funcional phoD vem sendo utilizado como marcador molecular para avaliar a mineralização do P. Ragot et al. (2017) destacaram que micro-organismos detentores desse gene são capazes de produzir fosfatase, enzima que atua a conversão de fósforo orgânico a ortofosfatos, ou seja, biodisponibilização, estando a expressão desse gene demonstrada tanto em organismos procariotos quanto eucariotos.
Fraser et al. (2015) examinaram como o manejo (orgânico e convencional) a longo prazo poderia influenciar a biodisponibilidade de P, a atividade da fosfatase alcalina e, a abundância e diversidade do gene phoD em solos do norte das Grandes Planícies do Canadá. Observaram que o sistema de manejo influenciava a disponibilidade de P, mas não o P total, sugerindo que a atividade de fosfatase alcalina acendia quando em baixas concentrações de P disponível.
Acessando bancos de dados de genoma e metagenoma, uma abordagem ampla foi utilizada para avaliar a distribuição taxonômica e ambiental do gene phoD em bactérias com um novo conjunto de primers. Partindo-se de 6 (seis) solos, coletados em dois continentes, implicando em condições edafoclimáticas distintas, foi observado que a fosfatase alcalina (phoD) com grande abundância nos solos permeava por 20 filos bacterianos, comprovando a eficiência dos novos primers para estudar a esse tipo de fosfatase em amostras ambientais e apontando as limitações em termos de diversidade dos propostos por Sakurai et al. (2008) (RAGOT; KERTESZ; BÜNEMANN, 2015).
Contudo, ainda existem poucos trabalhos que se propuseram a realizar uma investigação mais detalhada do perfil do solo, normalmente limitados até os primeiros 40 cm de profundidade. Trabalhos mais abrangentes estão sendo desenvolvidos, como por exemplo, Neves (2018), que avaliou a abundância e diversidade microbiana em horizontes de Planossolos inseridos no Núcleo de Desertificação de Cabrobó – PE. Foi observado que cada horizonte
assegurava comunidades distintas, porém com alguma sobreposição quando sob vegetação e quando sob desertificação, as comunidades se diferenciavam por horizonte. Sendo hipotetizado que a diferenciação registrada fora induzida pela profundidade e pelas condições específicas de cada horizonte dos Planossolos.
3 MATERIAL E MÉTODOS